冷连轧机动态变规格机架速度控制策略及规律
冷连轧动态变规格及厚度预设定的研究
（ １ 一
） ＝１ ３ ０ （ １ ＋ ）
２ ６ ３
《 装备制造技术｝ ２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期 果 ，当我们在轧制时 的各种参数的设定直接影 响到
４ 结束语
本文 以常规 的五机架 冷连轧机作为研究对象 ，
所 需 要 钢 板轧 制 的精 度 ，所 以在 轧制 过 程 中对 这 些
摘 要： 研 究冷连轧机 的动 态变规格技 术 ， 对 于维持 轧机的 正常生产 ， 提 高产品产量和质量具 有非常重要的意义 。以常 规 的五机 架冷连轧机作为研 究对 象， 给 出了五机 架冷 连轧机的动 态变规格 的计算公式 ， 分析厚度 、 轧制力、 流量、 速度 、 张力的组 成及模 型 ， 并对模 型进行 简化， 针对动 态变规格及其厚度 的预设定应 用 Ｖ Ｂ编写界 面， 进行仿真 ， 效果 清晰 ， 突
《 装 备制 造技术 ｝ ２ ０ １ ３年第 １ １ 期
冷 连 轧 动 态 变 规格 及厚 度 预 设 定 的研 究
宋 涛１ ， ２ ， 于 国’ ， 李 勇 ， 赵 明宇 ’ ， 高广举 。
（ １ ． 秦皇岛视听机械研究所 ， 河北 秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ０ ；
２ ． 燕 山大学 电气 工 程学 院 ， 河 北 秦 皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ； ３ ． 燕 山大学里 仁 学 院 ， 河北 秦 皇 岛 ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
２ ］ 王修岩 ， 葛 平， 孙 一康 ， 等． 冷轧机动态 规格变换方 案的计 设定应用 Ｖ Ｂ编写界面进行仿真 ， 效果清晰 ， 突出表 ［ 算机仿真 『 Ｊ 】 ． 钢铁 研究 学报 ， ２ ０ ０ ３ （ １ ５ ） ： ２ ４ — ２ ８ ． 现 了变规 格 在 厚 度预 设 定 方 面 的作 用 。经 过 仿 真分
冷连轧带钢生产的动态变规格技术
冷连轧带钢生产的动态变规格技术动态变规格FGC(FlyingGaugeChange)是全连续冷连轧带钢生产的一项关键技术，是在轧制过程中进行带钢的规格变化，即在连轧机组不停机的条件下，通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整，实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。
动态变规格可以将不同规格的原料带钢轧制成不同规格的成品带钢，也可以将不同规格的原料带钢轧制成同种规格的成品带钢，还可以将同种规格的带钢分卷轧制成不同规格的成品带钢。
该转换是通过对五个机架的辊缝和速度的动态调节来实现的。
为减少带钢厚度的超差长度，这种调整要在尽量短的时间内完成，调整控制不当易造成较大的厚度超差甚至断带。
冷连轧机组利用动态变规格技术实现全连续轧制后，消除了穿带、甩尾过程，缩短了加减速过程的时间，从而可以提高轧机生产率，改善带钢的质量。
特别是带钢的头、尾部的厚度偏差和板形偏差得到较好的控制，进而减少了带钢的切损，提高了成材率。
由于在变规格过程中需要在极短的时间内对辊缝和速度进行多次调整以及冷连轧过程控制的特点，无法进行反馈控制，只能按照模型的设定计算值进行前馈控制。
动态变规格设定和控制模型的基本任务就是解决带钢在规格变化过程中，辊缝和辊速如何进行变化。
在冷连轧过程中，某个轧制因素的变化受到多个轧制因素的影响，也就是说为了实现对某个轧制因素的控制，可以通过控制其相关的某个或几个因素的变化规律实现。
因此，存在着多个方案可供选择。
由于变规格过程中，冷连轧机组同时轧制两种规格的带钢，根据控制目的的不同，辊缝和辊速的调整方式有两种：顺流调节和逆流调节。
顺流调节是有利于变规格后带钢规格的控制方式。
当变规格点到达某机架时，除调节该机架辊缝与辊速以使冷连轧入口的机架过渡到新的轧制规程外，还要顺着轧制方向改变冷连轧机出口的机架的辊缝和辊速。
采用顺流调节，第一机架的辊缝和辊速只改变一次，有利于第一机架与轧机入口活套间张力稳定。
但顺着轧制方向多次改变冷连轧机出口的机架辊速，不利于变规格前带钢的轧制时张力的稳定。
冷连轧动态变规格轧辊速度的动态设定
Dynamic Setup of Roll Speed during Flying Gauge Change for Tandem Cold Mill
WANG Jun-sheng , ZHAO Qi-lin, JIAO Zhi-jie, L IU Xiang hua , WA NG Guo -dong
( N or theast ern U niv ersit y, Sheny ang 110004, China) Abstract: T he setup values o f ro ll speed w ere co rr ected dynamically dur ing FG C ( F ly ing Gauge Change ) by actual v alue of ro ll speed and str ip deliver y speed. T he t andem co ld m ill SDSU ( Speed D ynamic Set up) system fo r F G C was built up o n basis of equatio ns for solving non-linear system a nd r ever se flo w contr ol patter n for the str ip w it h different cr oss sectio ns and differ ent tensions . T he actual applicat ion pr ov ed that the S DSU can keep the stable speed and tension betw een stands during F GC. T he st rip thickness quality can be impro ved dur ing F GC. Key words : ta ndem cold mill; fly ing g auge change; ro ller speed; dy namic setup
冷轧工艺措施原则
六辊可逆冷轧机1. 头几道次尽量多轧，充分利用材料的塑性，并减少头尾几何废料长度，提高成品率；2. 最终道次压延率控制在40~50%范围内，以提高板形质量和厚度精度；3. 中间道次压延率尽可能接近，以提高轧制过程的稳定，并采用最大速度轧制，使板卷温度在90~120℃之间，满足轧制硬合金辊形的需要；4. 末二道次压延率控制在40%左右，以控制板形为主，为终道次提供平直的带材，从而提高终轧道次的速度，以减少断带和波浪；5. 通过理论计算，最大轧制力不超过额定轧制力，以满足轧辊强度的需要，但各道次尽量采用大压下量轧制，减少轧制道次，提高劳动生产率；6. 前几道次轧制时，由于板带较厚，采用前张力大于后张力轧制，后几道次轧制时，由于板带较薄，采用后张力大于前张力轧制，带材不易拉断，并防止跑偏。
冷轧板带生产(cold rolling of strip and sheet)将热轧板卷在常温下轧制成板带材的生产工艺过程。
冷轧板带产品的厚度为0.1～3.0mm、宽度为600～2000mm表面光洁、平直，尺寸公差和力学性能应符合有关标准规定的要求。
在工业发达国家，冷轧板带钢产量占钢材总产量的30％左右。
产品品种有各种有色金属合金板带及普通碳素钢板、合金和低合金钢板、不锈钢板、电工钢板、专用钢板及涂镀层钢板等(表1)。
冷轧板生产可以追溯到16世纪，用于轧制造币用的金板和银板。
19世纪中叶仅能生产宽度20～50mm的冷轧窄带钢。
1920年在美国第一次冷轧宽带钢成功，很快由单机架不可逆式轧机发展到单机架可逆式轧机。
第一套三机架四辊式冷轧机于1926年在美国建成，以后相继出现4～6机架连轧机。
中国冷轧窄带钢(宽度≤600mm)生产始于20世纪40年代连续冷轧窄带钢的五机架350冷连轧机已在上海建成。
冷轧宽带钢(宽度>600mm)生产是从50年代末期建成第一台单机架四辊可逆式轧机时开始的。
70年代以后又建成五机架四辊连轧机和全连续式冷轧机。
浅谈轧钢机调速系统的建立与实现
２ 算法仿真
为 了验 证算 法的正 确性 ， 我们 在 Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ Ｎ Ｋ 中对新算 法 进行仿真试验 。首先是搭建了光伏 电池 的模 型 ， 其原型在 标准 测试条件 （ Ｔ＝２ ５℃ ， Ｓ一１ ０ ０ ０ ｗ／ ｍ２ ） 下， 其 开路 电压 ２ １ ． ７ Ｖ， 短路 电流 Ｉ ｓ ｃ 一１ Ａ， 最大功率点功率为 １ ６ ｗ。 本文模拟的环 境 突变 为光 照强 度从 １ ０ ０ ０ ｗ／ ｍｚ突 降至
……１ ¨
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — ２ ０ 作者简 介 ： 郑新 （ １ ９ ８ ８ 一） ， 男， 山东 人 ， 硕 士研 究 生 ， 研究 方 向 ：
光伏 发 电系统 的能效 与发 电 系统仿 真 。
机 电信 息 ２ ０ １ ３年第 ３ Ｏ期总 第 ３ ８ ４ 期
Ｇ 。 ｎ ｇ Ｙ ｉ ｙ ｕ Ｊ ｉ ｓ ｈ ｕ ￣ Ｉ Ｚ Ｙ Ｒ ￣ Ｉ
浅 谈 轧 钢 机 调 速 系 统 的建 立 与实 现
曹新榕
宝 钢集 团广 东韶 关钢 铁有 限公 司 ， 广 东 韶关 ５ １ ２ １ ２ ３ ） 摘 要： 根 据大 型轧 钢机 主传 动具 有较 高 的动态 响应 、 低 速大功 率传 动 以及过 载能力 等特 点 ， 可选 择 技术 成熟 的交 交 变频 同步 电机 调
１ ０ １
ｌ 三 堇 兰 茎 Ｇ 。 ｎ ｇ ｙ ｉ ｖ ｕ 一 一 ｓ ｎ ｕ
的频率必须低 于输入交流电源的频率 ， 只可实现降频 变换 。将 系统等同的控制 性能 。磁 场定 向矢量 控制 系统经 过旋 能够在迅速跟 踪到最大功率 点的 同时 消除在最大功率点处的上下 波动 ， 表现 出 良好 的快速性 和准确
冷连轧动态变规格的调节方式
冷连轧动态变规格的调节方式动态变规格时，冷连轧机组内将存在两种规格带钢及两者间的楔形区，楔形区一个机架一个机架地前移，而各机架也随着变规格点（楔形过渡区的起始点）的到达进行辊缝和速度的调节，并改变张力设定值。
为了保持前面带钢（A材）和变规格后的带钢（B材）都能按各自的设定位稳定轧制，需控制各机架间秒流量恒定，因此当对变规格机架的辊缝及速度调整时，需同时对上游或下游机架进行级联调整，有两种调节方式，一种是顺流调节，即对下游机架进行级联调速；另一种是逆流调节，即对上游机架进行级联调速。
动态变规格是全连续冷连轧或酸洗-轧机联合机组所特有的功能。
由于采用无头轧制，多个热轧卷顺序通过入口焊机焊接，然后连续进入冷轧机组，通过入口活套的调节保持了轧机的持续高速轧制，省略了每卷钢的穿带、大范围加减速及甩尾工序。
这样不仅提高了机组的产量，并且显著提高了产品的质量，但同时也带来了需要动态变换规格的问题。
热轧卷的焊接可以用来增加冷轧成品卷的卷重，也可用于生产不同规格的冷轧成品卷。
前者焊缝称为内部焊缝，后者焊缝称为外部焊缝。
对于变换规格的焊缝，其前、后热轧卷可能会是不同钢种、不同宽度、不同厚度，并要求前、后热轧卷生产出不同规格(成品厚度）的冷轧成品卷。
当然，也可以是前、后热轧卷的钢种、宽度、厚度相同，而需要产生不同规格（成品厚度）的冷轧成品卷。
根据焊缝前、后两卷钢的不同来料参数(热轧卷的钢种、宽度、厚度）及需要轧出的冷轧成品厚度，利用设定模型可以很容易地算出前、后两卷钢应有的设定值（各机架出口厚度、各机架辊缝设定值、各机架速度设定值及各机架间张力设定值等）。
楔形区由第一机架轧出后随着带钢的运动要逐架咬入后面机架，直到从末机架轧出。
在这个过程中，各机架的辊缝、辊速等设定值要随着楔形区的移动而逐渐变化，从而造成其与前、后机架间的张力波动。
因此，为了使这些设定参数的变动尽可能不影响到前、后带钢的稳定轧制，保证A材尾部及B材头部的质量，必须有一个正确的控制策略。
冷轧轧机动态变规格控制及应用研究
冷轧轧机动态变规格控制及应用研究吴雄杰（湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂，湖南 娄底 ４１７００９）摘 要：湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂酸轧线是酸洗—轧机连轧机组，采用的是日本ＨＩＴＡＣＨＩ公司的５机架６辊ＵＣＭ轧机，电气控制系统采用的是三菱－－日立的电气控制技术，本论文研究涟钢冷轧轧机动态变规格的控制实现过程及其应用改进研究。
关键词：动态变规格；控制实现过程；应用改进研究中图分类号：ＴＧ３３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１０－０２６９－３Research on flying gauge changing control of cold rolling mill and its applicationWU Xiong-jie（Ｃｏｌｄ Ｓｔｒｉｐ Ｍｉｌｌ，Ｈｕｎａｎ Ｖａｌｉｎ ＬＹ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ． Ｌｔｄ， Ｌｏｕｄｉ ４１７００９， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ａｃｉｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｍｉｌｌ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｈｕａｌｉｎｇ Ｌｉａｎｙｕａｎ ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． ｉｓ ａ ｐｉｃｋｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ． Ｔｈｅ ５－ｓｔａｎｄ ６ －ｒｏｌｌ ＵＣＭ ｍｉｌｌ ｏｆ ＨＩＴＡＣＨＩ ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｔｓｕｂｓｈｉ Ｈｉｔａｃｈｉ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｌｙｉｎｇ ｇａｕｇｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ｏｆ Ｌｉａｎｙｕａｎ ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Keywords: ｆｌｙｉｎｇ ｇａｕｇｅ ｃｈａｎｇｅ； ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ动态变规格（英文：flying gauge change,简称FGC，）是为了解决焊缝前后两卷钢的热轧来料卷不同的宽度、厚度、屈服强度等工艺参数变化所采取的不停机连续轧制模式，是全连续冷连轧或酸洗—轧机连轧机组所特有的功能，是冷连轧机实现全连续轧制的核心技术；在焊缝进入机架之前，必须确定楔形开始的确切位置及楔形过渡段的主要参数，制定动态变规格时每个机架的厚度、速度、张力等参数的调整设定值，当焊缝到每一个机架时，每一个机架按相应的计算值调整该机架的辊缝、速度、张力等，并同时对上游机架与下游机架进行级联调整，以保证前后机架辊缝与辊速同步，直到所有机架执行完毕，即完成一次FGC动态变规格，机架内不同规格的带钢完成一次不停机自动切换。
连续冷轧机组动态变规格控制策略和应用
连续冷轧机组动态变规格控制策略和应用张巍巍; 师洪涛; 石宽; 魏向新; 禹小东【期刊名称】《《电气传动》》【年(卷),期】2019(049)012【总页数】4页(P44-47)【关键词】动态变规格; 冷轧机组; 控制策略; 过渡过程【作者】张巍巍; 师洪涛; 石宽; 魏向新; 禹小东【作者单位】北方民族大学电气信息工程学院宁夏银川 750000; 天津电气科学研究院有限公司天津 300180【正文语种】中文【中图分类】TM291动态变规格（FGC）是全连续冷轧或者酸洗-连轧机组特有的功能［1］。
热轧钢卷在入口焊机处焊接后，通过入口活套的调节连续进入冷轧机组实现持续的高速轧制，可显著提高产品质量和机组产量，同时也带来了规格变换时需要连续动态地切换焊缝前后不同规格的热轧来料或者不同规格的冷轧成品的问题［2］。
虽然二级系统可根据设定模型计算出前后钢卷的设定值，但前后钢卷设定值的变化需要在轧制过程中进行，动态变规格时机组内存在2种规格带钢和二者之间的楔形区，在焊缝进入轧机之前，需要根据楔形区的起始位置将轧机速度降低，再根据动态变规格的控制策略和控制规律实现每个机架辊缝、速度和张力的调整，直到所有机架变换完成，加速到正常轧制速度，才完成一次FGC。
如何减少断带率，实现焊缝的稳定过渡，同时减少厚度偏差，缩短过渡过程，是实现理想FGC的关键。
1 动态变规格策略动态变规格实现了前后两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换，其过程如图1所示。
为保证前后带钢能按照模型设定的参数值稳定轧制，需要控制各个机架间的秒流量相等。
因此，对变规格机架的辊缝和速度进行调节时，需同时对上游或者下游机架进行级联调节，对下游机架调节方式为“顺流调节”控制策略，对上游机架调节方式为“逆流调节”控制策略［2］。
目前大多冷轧机组在动态变规格时采用逆流调节控制策略［2-3］。
图1 动态变规格过程示意图Fig.1 Schematic diagram of FGC process逆流调节控制策略是在变规格点到达i机架时，要改变该机架辊缝和速度，以满足带头新材的厚度要求及保持i和i+1机架张力的稳定，同时按照秒流量恒定的原则，逆着轧制线方向改变上游机架的速度和辊缝值，i机架之后的机架不参与调节，当轧机楔形区离开末机架的时候，实现了2种不同规格带钢的轧制过渡过程。
三机架冷连轧机直流调速系统设计
三机架冷连轧机直流调速系统设计学生姓名：学号：专业班级：自动化指导教师：李京完成时间：2016.9目录第一章课程设计概述 (1)1.1设计背景及目的 (1)1.2设计要求 (1)第二章直流调速系统的方案设计 (3)2.1现行方案的讨论与比较 (3)2.2晶闸管—电动机系统(V-M系统) (4)2.3无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统 (5)2.4转速负反馈直流调速系统 (6)2.5直流双闭环调速系统 (6)第三章直流调速系统主电路设计 (8)3.1励磁电流的设计 (8)3.2电机主电路的设计 (9)3.3电力电子变换电路的设计 (9)第四章直流调速系统控制电路设计 (10)4.1速度调节器 (10)4.2电流调节器 (10)4.3电流反馈与过流保护 (11)4.4转速变换 (13)4.5转矩极性鉴别 (14)4.6零电平检测 (15)4.7逻辑控制 (15)第五章双闭环调速系统设计 (17)5.1设计准备 (17)5.2电流调节器的设计 (18)5.3转速调节器的设计 (20)第六章电路元件选择与参数计算 (23)6.1 变压器 (23)6.2 晶闸管 (23)6.3 晶闸管保护措施 (23)6.4 平波电控器 (24)第七章心得体会 (24)第一章课程设计概述1.1设计背景及目的运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析和解决运动控制系统设计问题，是学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。
轧机控制的核心是板形和厚度控制。
要达到良好的板形和保证可接受的厚度公差，轧机就必须保证良好的速度、张力的稳定性。
在控制方式上，主机的速度控制，给整个轧机提供稳定的线速度基准。
冷连轧中动态变规格模型中的全量算法
冷连轧中动态变规格模型中的全量算法动态变规格FGC（Flying Gauge Change）是在冷连轧过程中在线进行带钢的规格变化，即在连轧机组不停机的情况下，通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整，实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。
动态变规格可以将不同规格的原料带钢轧制成相同规格的成品带钢。
也可以将将相同规格的原料带钢轧制成不同规格的成品带钢。
还可以将不同规格的原料带钢轧制成不同规格的原料带钢。
随着冷连轧机组的大型化、自动化、高速化趋势发展，冷连轧机组实现了计算机控制及全连续轧制技术，而实现全连续轧制技术的关键之一是要解决动态变规格。
冷连轧机组实现动态变规格全连续轧制后，消除了穿带、甩尾规程，缩短了加、减速过程的时间，从而提高了生产效率，改善带钢的质量。
特别是带钢的头、尾部的厚度偏差和板形偏差得到较好的控制，进而较少了带钢的切损，提高了成材率。
动态变规格复杂之处在于，在极短的时间内由前一卷带钢的轧制规程切换到下一卷带钢的轧制规程。
在这一变化过程中，轧辊速度和辊缝需要进行多次大幅度调整。
因此动态变规格必须按照一定的规律进行，否则带钢的厚度、张力将发生较大的波动，严重时会由于连轧过程失稳造成断带、折叠甚至损伤轧辊。
由于动态变规格过程中需要在极短的时间内对轧辊速度和辊缝需要进行多次大幅度调整，所以无法进行反馈控制，只能按照模型设定的计算结果进行前馈控制。
动态变规格在实际生产中有多种控制和计算方法，本文主要介绍其中的全量算法。
二、基本思路动态变规格中前一卷带钢轧制规程过度到后一卷带钢轧制规程的过程中，各机架轧辊速度和辊缝的设定结果可以由增量模型计算得到。
通过带钢在变规格轧制不同时刻张力波动及辊速和辊缝的计算结果，可以反映出冷连轧压下和调速系统动态响应特性。
但计算过程过于复杂，不适合在线过程控制。
实际生产中，只需要获得各个过渡时刻变规格点到达各个机架时辊缝和辊速的调整值即可，从而可以大大简化模型计算量。
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的波动量为 $T , 则对应的第 i 机架的出口速度 v fi
就应在稳定轧制速度的基础上进行调整, 来维持张
力 T 的恒定. 调整量 $v f i 为:
$v fi= -
v E
bi +
2 hi
1t1 , B b2
+
L - v bi+ 1 t1 E 1H i + 1, A b1
$T $t
.
根据带钢轧制的速度方程, 轧辊的线速度与出
机架 i 的前张力设定为变 规格前 A 材轧制的 设定值 T f i, A, 通过机架 i 的出口速度 v f i 保持其恒 定, 隔断变规格点对前规格轧制的影响. 机架 i 的 后张力设定为变规格后 B 材轧制的设定值 T bi , B, 通 过机架 i 上游机架速度 v fi - 1的控制, 隔断变规格点 对后规格轧制的影响, 即:
动态变规格是实现酸轧联合机组全连续轧制的 关键技术, 它克服了单 卷轧制穿带、抛钢作业 的弊 端, 明显提高了轧制过程的稳定性、带钢质量和轧机 的生产效率.
在冷连轧过程中, 由于机架间张力的媒介作用, 使得轧制过程的各种因素相互影响、相互作用. 这 些轧制因素包括机架入口板厚、出口板厚、机架间张 力、摩擦因数、辊缝、辊速、辊径、带钢的变形抗力等. 这些因素涉及到所有机架, 因此有几十个轧制因素 因为机架间张力的媒介相互耦合. 动态变规格过程 中, 各机架的轧制力、张力、速度、辊缝等轧制因素都 将发生变化, 使得过渡过程的求解非常复杂. 国内 外学者都对此开展了大量的工作, 主要集中在速度 协调和变规格机架的速度[ 1- 2] 和辊缝修正[ 3- 5] 、控制 算法[ 6- 7] 、张 力 变 化 规律[ 8- 9] 以 及 个 别 参 数 的 优 化[ 10- 11] 等方面. 但动态变规格时, 在很短的时间内 要完成厚度、宽度、品种等因素的变换, 反馈等控制 手段无法投入. 如果没有适当的控制策略, 几十个 因素的相互作用, 使过渡过程难于控制, 造成产品超 差, 严重时甚至断带停机. 因此研究冷连轧机变规 格机架速度控制规律具有重要意义.
k1=
E 1H L-
i+
v
b1i,+A1bt1.
楔形段中 A 材等效的弹簧刚度 k x1为:
Q k x1=
x
1 dS
.
0 E 1 b 1h ( S)
式中, x 为带钢的轧制长度, 等于轧制速度与时间的
乘积; h( S) 为距离楔形头部距离为 S 的带钢厚度, 计算式为:
h ( S) =
H i + 1, A+
力ห้องสมุดไป่ตู้前张力的设定值应进行调整, 轧制力的设定值
超差长度, 应尽量减小过渡段对变规格前后带钢轧 制的影响. 设第 i 机架为变规格机架, 在单步小压 下量的情况下, 变规格点在机架间的位置如图 1 所 示.
图 1 变规格点在机架间轧制的原理图 Fig. 1 Pri nciple of rolli ng when the FGC point between two stands
单步小压下变规格时, 机架之间变规格的过渡
段可简化图 1 所示形式. 在张力 T f i 作用下, 带钢总
的变形量 $L 为前规格带钢变形量 $L 1 和 后规格
带钢变形量 $L 2 之和. $L 1、$L 2 与张力 T f i 有以
下关系:
L
$L 1 - v bi+
1t=
E
1H
T
i+
fi 1,
A
0
式中, v f i 为第 i 机架的出口速度. 因此有:
Q T
=
v E2
bi +
hi,
B1bt 2+
1 L - v bi+ 1 t
E 1H i + 1, A b 1
t
( v bi+ 1- v fi) d t.
0
等式两边对时间求导数, 有:
v bi+ 1- v fi= T
E
v
2
bi +
hi ,
1
Bb
1, B
A
+
hi , Bhi,
H i+ BL W
1,
A(
v
bi+
1t-
L W1)
,
k2= ] .
式中, L w1为楔形段中 A 材长度. ( 3) 楔形段轧制完成.
k x2=
L Wln
E 2 b2( hi , B- H i + 1, A)
H
i+
hi ,
1, B
A
+
hi
,
Bhi,
H i+ BLW
1,
A
S LW
(
hi
,
B-
H i+ 1, A ) .
式中, L w 为楔形段的长度. 将 h( S) 代入, 可以求得 等效的弹簧刚度:
k x1=
E 1 b( hi, B- H i+ 1, A)
L Wln
1+
hi , BH i+
H i+ 1, A L
1, W
A
v
bi +
1
t
.
楔形段中 B 材及 B 带钢的等效弹簧刚 度可认
1 过渡段的张力控制目标的确定
变规格时, 过渡段依次通过各个机架. 为减小
收稿日期: 2006-05-20 修回日期: 2006-06-20 基金 项 目: 北 京 科 技 大 学 科 技 发 展 专 项 基 金 资 助 项 目 ( No. 20050311890) 作者简介: 周富强( 1973 ) ) , 男, 博士研 究生; 曹 建国 ( 1971 ) ) , 男, 副教授, 博士
b
1
,
$L v bi+
2
1t
=
E
T fi 2 hi, B
b2.
式中, E 1、E 2 分别为变规格前 后带钢的弹性模量,
b1、b2 为相应的带钢宽度, v bi + 1 为第 i + 1 机架的
入口速度, H i + 1, A 为第 i + 1 机架轧制带钢 A 的入
口厚度, hi , B为第 i 机架轧制带钢 B 的出口厚度, t
A b 1(
L
-
v bi+ 1 t) +
E
T fi 2 hi , B
b2
v
bi+
1
t.
随着变规格点在轧制方向上的前进, 带钢的变 形量将发生变化. 为了保持张力 T f i 稳定, 机架 i 的 辊速必须相应调整. 辊速与带钢变形量的关系为:
Qt
$L = ( v bi + 1- v f i ) d t .
4 机架完成变规格后张力的切换
当变规格点到达前带钢品种轧制的机架后, 该
机架的轧制状 态就应过渡到后带钢品 种的轧制规
程. 为了尽可能减小变规格过渡过程对后品种带钢
轧制的影响, 应将联系带钢轧制因素的机架间张力 设定为后规格带钢轧制规程的设定值, 从而保证后
规格轧制的独立进行.
设变规格点进入第 i + 1 机架, 第 i 机架的轧制
3 利用楔形段变规格时速度控制规律
当变规格前后带钢的几何尺寸或材料特性差异 较大, 一次厚度变换可能造成轧制力、张力等轧制变 量波动较大, 可在变规格的带钢之间形成楔形段, 使 厚度的变换趋于均匀 化. 采用上 述张力控 制目标 时, 必须针对每个中间厚度计算出轧制速度和辊缝 设定值.
楔形段在机架间的轧制情况如图 2 所示. 将机 架间的带钢分成四个部分, 即 A 材、楔形段 中的 A 材、楔形段中的 B 材、B 材, 其相应的等效弹簧刚度 为 k1、k x1、kx2、k 2. 张 力的计算分以下几种情况计 算.
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北京科技大学学报
第 29 卷
前馈得到进一步纠正. 当变规格点通过第 i + 1 机 架后, 机架 i 的前张力调整为 B 材带钢轧制的设定 值, 机架 i 进入后规格的稳定轧制阶段, 即:
T f i = T fi , B. 式中, T fi , B为机架 i 的轧制 B 材的前张力.
(
L
W-
L W1)
,
k 2=
v
E2
bi +
hi, B 1t-
b2 L
W
.
楔形段达到第 i + 1 机架时, 各带钢段的等效弹
簧刚度可用类似的方法求得. 张力与速度的关系可
用下式表示:
Q T =
k11+
1
1 k x1
+
1 k x2
+
1 k2
t
( v bi + 1- v fi ) dt ,
0
对其求导, 就可用类似的方法求得速度的控制规律.
( 1) 焊缝未到变规格机架的出口. A 材等效的弹簧刚度 k 1 为:
第 10 期
周富强等: 冷连轧机动态变规格机架速度控制策略及规律
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图 2 机架间楔形段的位置及尺寸参数 Fig. 2 Position and dimension parameters of the wedge between two stands
张力控制目标确定后, 关键是求解相应的速度 控制规律.
2 单步小压下变规格时速度控制规律
机架间带钢在张力作用下将发生弹性变形, 若 带钢为同一规格, 则根 据虎克定律, 带钢的伸 长量 为:
$L
=
T Eh
bL
.